EP1598967A2 - Verfahren bzw. Datenverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten von digitalen Daten eines Signals - Google Patents

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EP1598967A2
EP1598967A2 EP05009459A EP05009459A EP1598967A2 EP 1598967 A2 EP1598967 A2 EP 1598967A2 EP 05009459 A EP05009459 A EP 05009459A EP 05009459 A EP05009459 A EP 05009459A EP 1598967 A2 EP1598967 A2 EP 1598967A2
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EP
European Patent Office
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data
channel
signal
frequency
sampling
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EP05009459A
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Wim Renirie
Hans Stoorvogel
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Trident Microsystems (Far East) Ltd
Original Assignee
TDK Micronas GmbH
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Publication date
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Publication of EP1598967A3 publication Critical patent/EP1598967A3/de
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    • H04H40/18—Arrangements characterised by circuits or components specially adapted for receiving
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B1/0007—Software-defined radio [SDR] systems, i.e. systems wherein components typically implemented in hardware, e.g. filters or modulators/demodulators, are implented using software, e.g. by involving an AD or DA conversion stage such that at least part of the signal processing is performed in the digital domain wherein the AD/DA conversion occurs at radiofrequency or intermediate frequency stage
    • H04B1/001—Channel filtering, i.e. selecting a frequency channel within the SDR system
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    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/26—Circuits for superheterodyne receivers
    • H04B1/28—Circuits for superheterodyne receivers the receiver comprising at least one semiconductor device having three or more electrodes

Definitions

  • Fig. 3 illustrates a typical implementation of a receiver for broadcast signals.
  • HF high-frequency
  • This analog signal s is a low-noise amplifier 1, LNA (Low Noise Amplifier) supplied.
  • the amplified signal becomes a tracking filter 2 (tracking filter) supplied, whose output signal a mixer 3 is supplied.
  • the tracking filter 2 and the mixer 3 also becomes a signal of an oscillator 4 created.
  • the mixed output from the mixer Signal is fed to a sawtooth filter 5, SAW, whose output signal is supplied to an amplifier 6.
  • SAW sawtooth filter
  • SAW whose output signal is supplied to an amplifier 6.
  • Of the Amplifier 6 outputs an intermediate frequency signal s *.
  • the intermediate frequency signal s * is used for further processing of a subsequent Subassembly fed, which is usually a demodulator formed.
  • the intermediate frequency signal s * becomes a Analog / digital converter ADC, 7 created, which the analog Intermediate frequency signal s * in a digital signal or a Sequence of digital data d ° implements.
  • This digital data d ° be a digital signal processing device DSP, 8 fed, which usually in particular a digital Includes demodulation system.
  • the linearity of the input stage the tuner improved.
  • the low-noise amplifier 1 the tuner supplied.
  • this low-noise amplifier 1 is facing optimized a high linearity.
  • US 2002008788 is a Receiver is known in which a bias current of the high-frequency amplifier in the presence of signals from neighboring Channels are set to increase linearity.
  • a high Linearity of the low-noise amplifier 1 prevents a Overriding (saturation) of this stage. The interfering However, signal is not removed and the remaining part The system still has to interfere with the high levels of interference Cope with signals.
  • the second approach is that in the analog domain additional filtering is done to the signal components of the unwanted channel before scanning in the digital Continue to suppress the range.
  • This approach is common used in situations where a reception is desired with high efficiency, with the other Filtering behind the down-converting stage, d. H. behind the mixer 3, is performed. Adding one corresponding filter 5 in the analog domain is very expensive. Because of the required steep damping curve Sawtooth filter (SAW) used. Due to the physical Dimensions can not be expected that the price of this Filter drops significantly over time. In addition, these lead Filter 5 a strong attenuation of the desired signal, which compensation by an additional gain required by the amplifier 6.
  • the third approach is to tune the tuner frequency, as far as the unwanted interfering signals possible outside the visible range of the demodulator circuit 7, 8 pushing the incoming signal further processed. This will provide a higher damping of the Signal from the unwanted adjacent channel through the available Achieved filter in the system, as is known from WO 0106768 is known.
  • shifting the tuner frequency helps only in situations where only a single adjacent interfering signal exists.
  • the possible Shift range is also limited, otherwise the signal of the desired channel through the filters in the System would also be damped.
  • From EP 1384314 is a frequency conversion by sub-sampling known, which is a two-phase scanning system for reduced frequency and performance requirements the amplifier and the analog / digital converter is.
  • From TW 484315 is a television receiver for digital Signals with possibilities of offset tuning known the tuner frequency being in the presence of an adjacent one Channel is moved, with appropriate information is obtained from a channel list.
  • From KR 2000045148 is a Apparatus for reducing interference of an adjacent one Channels in a digital television receiver known.
  • the object of the invention is to provide an alternative or Improved in combination with existing procedures Method and a corresponding data processing device for processing data of a signal with a view the reduction of unwanted data of an adjacent channel propose.
  • a method for processing a Signal wherein over a desired channel of a variety desired data are received from frequency channels and via an adjacent channel undesirable data receivable are and where the signal with an aliasing of the desired Channel avoiding sampling frequency for generating digital Data is sampled, the sampling frequency is high enough for aliasing avoiding scanning of the desired channel and set at least one of the adjacent channels becomes.
  • a data processing device for processing a particular analog signal with an interface for inputting the signal, wherein via a desired channel of a variety of frequency channels desired Data are received and via an adjacent thereto Channel unwanted data are receivable, and with a A sampling device for sampling the signal for generating digital data with aliasing of the desired channel avoid sampling frequency, the scanner with a sampling frequency for aliasing the desired channel and at least one adjacent channel avoiding scanning is designed.
  • Such a procedure or data processing device allows aliasing avoiding scanning also interfering Signal components of an adjacent channel, so that in a subsequent process step these undesirable Signal components or data are filtered out can.
  • this will mean reducing measures unwanted data or signal components of adjacent channels dispensable or clear in the analog receiver stage reducible.
  • adjacent channels or unwanted Channels are not just channels of your own broadcasting system too understand, but also signal components of a possibly foreign Communication system, which on an adjacent frequency sends.
  • the term channel is to be understood broadly and includes depending on the communication or broadcasting system a single discrete frequency or in a more common way and Consider a frequency band with a system-dependent channel bandwidth the desired channel and the adjacent channels.
  • Particularly preferred is a method in which the signal received via a radio interface of a broadcasting system becomes.
  • Particularly preferred is a method in which the digital Data to reduce or filter out the unwanted Data for providing filtered digital data with the desired data are filtered.
  • a method is preferred in which the sampling frequency high enough for aliasing avoiding scanning the data of the desired channel and the data of the higher frequently adjacent channel is set.
  • a method is preferred in which the sampling frequency high enough for aliasing avoiding scanning the desired channel and several, in particular at least set to two higher frequency adjacent channels becomes.
  • a method is preferred in which the sampling frequency the signal for aliasing avoiding scanning higher frequency adjacent signal components to more than set twice the channel bandwidth of the desired channel becomes.
  • the sampling frequency depends on the number the adjacent channels to be considered in the reduction is set.
  • it is preferred in such Method when the sampling frequency to be considered per adjacent channel is increased by a factor of two.
  • Particularly preferred is a method in which a direct sampling scenario for processing the signal or the data is used.
  • Particularly preferred is a method in which a subsampled Scenario for processing the signal or the data is used.
  • a data processing device in which the scanning device with a sampling frequency for aliasing avoiding scanning of the desired channel and operated at least one higher frequency adjacent channel becomes.
  • a data processing device which is equipped and driven to perform of such a procedure.
  • a data processing device is preferred as part of a radio receiver with a filter device to reduce the unwanted data, wherein the filter means for filtering the digital data for reducing the unwanted data is designed.
  • a subsequent suppression or filtering of the unwanted signal components before Demodulation of the received signal may be in the digital domain with strongly attenuating digital filters with significantly lower Cost and significantly higher efficiency than in the analog Be carried out area.
  • the described Technique is the possibility of a direct scanning scenario or a subsampling scenario for sampling the Select signals with higher intermediate frequencies. If, for example a sampling rate with 6 times the channel bandwidth used, are the defaults for the filter of the tuner significantly less applicable. This allows development of tuners with low cost and offers great benefits for Tuner manufacturer, which has the entire tuner functionality in want to implement a silicon element.
  • One application is with all receivers and receiver functions possible when receiving and processing data is affected by strong signals in adjacent channels. This concerns in particular receivers for digital terrestrial TV standards, such as DVB-T, ISDB-T and 8VSB, but also other types of receivers. Even with such is broadband sampling to prevent aliasing the desired signal can be used advantageously.
  • Fig. 1 shows an exemplary arrangement of components of a Data processing device for processing a signal s.
  • the signal s is for example via an antenna A receive.
  • the signal s is a signal used for transmission of data d is used.
  • Data to be transferred will be included each a frequency channel N of a variety of available Frequency channels ..., N-2, N-1, N, N + 1, N + 2, ... assigned.
  • Each of these channels is a specific frequency or a specific one Frequency band ..., f (N-2), f (N-1), f (N), f (N + 1), f (N + 2), ... assigned.
  • the received analog signal s becomes a first data processing device 1 - 6 for analog preprocessing via an interface 0 supplied.
  • the analog preprocessing includes, for example, a data processing in per se known Way, as described with reference to FIG. 3 is.
  • individual of the steps omitted for analog preprocessing which for reduction serve signal components or data, which as a component an undesired frequency band f (N-2), f (N-1), f (N + 1), f (N + 2) or an undesired channel.
  • the analog preprocessing can thus one low-noise amplifier 1, a tracking filter 2, a mixer 3, an oscillator 4, possibly a SAW filter 5 and an amplifier 6 comprising an intermediate frequency signal s * output.
  • This intermediate frequency signal s * becomes an analog / digital converter ADC, 7, which receives the signal s * at a sampling frequency fa samples and digital data d ° at its output provides.
  • the scanning takes place with a sampling frequency fa greater than a sampling frequency, which for Digitizing the desired channel N of the plurality of frequency channels N-2, N-1, N, N + 1, N + 2 is required.
  • the sampling frequency fa is chosen so high that even a scan from neighboring canals, especially the higher frequent adjacent channel N + 1 while avoiding aliasing is possible.
  • These digital data d ° are advantageously additional fed to a filter 9, which serves as a bandpass filter BPF (f (N)) for passing components of the frequency or the frequency band f (N) of the desired channel N configured is.
  • This filter 9 is a simple one realizable digital filter, the filtered digital Data d for further data processing, for example, a digital signal processing device DSP, 8 outputs.
  • DSP digital signal processing device
  • These digital signal processing device 8 includes, for example the functions of a known demodulator. It is also possible to integrate the filter 9 together with its and further processing steps in such digital signal processing device 8.
  • Fig. 2 shows an exemplary process flow for processing a received analog signal s. Shown is over the frequency f the intensity of the signal components of by way of example five channels N-2, N-1, which are adjacent to one another, N, N + 1, N + 2.
  • An attenuation by filters is exemplary in each of the diagrams is given in decibels dB.
  • the single ones Diagrams show consecutive chronological successions from top to bottom Signal states of various processing steps. In particular, the three first illustrated processing steps however, can optionally be omitted if the entered Signal s fed directly to the analog / digital converter 7 becomes.
  • the first diagram shows a central desired channel N, as a channel bandwidth, a frequency range around one central frequency f (N) is assigned. About this channel N as a desired channel N, desired data d (f (N)) receive.
  • This desired channel N are further channels N-2, N-1, N + 1, N + 2 adjacent, being undesirable Channels with undesired data d (f (N-2)), d (f (N-1)), d (f (N + 1)) and d (f (N + 2)), respectively.
  • This unwanted data disadvantageously also have a significantly higher intensity as the desired data d (f (N)), so that they are the Strongly affect reception of the desired data.
  • the third diagram shows the resulting intermediate frequency spectrum.
  • the sampling frequency fa is chosen so large that the desired Channel N without negative effects due to aliasing effects is digitized.
  • the sampling frequency fa becomes so large, that also the neighboring unwanted channels N-1, N + 1 aliasing are sampled avoiding.
  • the sampling frequency fa will be equal to 2 times the frequency of the higher frequency undesired channel N + 1.
  • the sampling frequency is slightly higher than that upper frequency of the channel bandwidth of the higher frequency adjacent Channel N + 1, so that fa> 4N or fa> 2f (N + 1) holds.
  • Such digitization causes aliasing effects through each adjacent next Channels N-2, N + 2 at best on the adjacent channels N-1 or N + 1. Should this be excluded, the sampling frequency fa can be greater than 6 times the channel bandwidth N or greater than 6 times the highest frequency f (N + 2) the channel bandwidth of the next but one higher frequency adjacent channel N + 2 of the desired channel N are set.
  • the further digital signal processing is thus a Sequence of digital data d ° at which the data or Data components d (f (N)) of the desired channel N no or have reduced adverse aliasing effects.
  • the preferred filter is a bandpass filter BPF (f (N)) with a passband corresponding to the channel bandwidth f (N) of the desired channel N is used.
  • the approach is also applicable to a larger number of adjacent channels N + 1, N + 2, ..., N + k expandable, where the sampling frequency used in digitizing accordingly 2 times or more of the corresponding highest Frequency f (N + k) of the highest frequency to be considered Channel N + k is set.
  • a consideration of low-frequency adjacent channels N-1, N-2, ..., N-k occurs at this procedure preferably automatically.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verarbeiten eines Signals (s), wobei über einen gewünschten Kanal (N) einer Vielzahl von Frequenz-Kanälen (N-2, N-1, N, N+1, N+2) gewünschte Daten (d(f(N))) empfangen werden und über einen dazu benachbarten Kanal (N-2, N-1, N+1, N+2) unerwünschte Daten (d(f(N-2)), d(f(N-1)), d(f(N+1)), d(f(N+1))) empfangen werden und wobei das Signal (s) mit einer Aliasing des gewünschten Kanals (N) vermeidenden Abtastfrequenz (fa) zum Erzeugen digitaler Daten (d°) abgetastet wird, wobei die Abtastfrequenz (fa = 2f(N-1, N, N+1)) hoch genug zum Aliasing vermeidenden Abtasten des gewünschten Kanals (N) und zumindest eines der benachbarten Kanäle (N-1, N+1) gesetzt wird. Entsprechend wird eine Datenverarbeitungsvorrichtung als insbesondere Rundfunkempfänger zum Durchführen eines solchen Verfahrens vorgeschlagen.

Description

In Rundfunkumgebungen und anderen Funksystemen werden analoge Signale über eine Funk-Schnittstelle übertragen, wobei die Übertragung von Daten über jeweils zugeordnete Frequenzkanäle erfolgt. Durch die Benutzung benachbarter Kanäle kann eine starke Interferenz entstehen. Dies gilt insbesondere in terrestrischen Umgebungen, bei denen die bestehende oder zukünftige Netzplanung benachbarte Kanäle zulässt, auf welchen mit 35 dB stärker als in dem gewünschten Kanal übertragen wird. Benachbarte analoge Kanäle führen üblicherweise zu frequenzselektiven Störungen auf dem gewünschten Kanal. Bei den meisten digitalen Rundfunktechniken können in einem Kanalschätzer Funktionen implementiert werden, mit welchen solche frequenzselektive Störungen erfasst werden, um diese Kenntnis zum Verbessern von Fehlerkorrekturmöglichkeiten zu nutzen. In Situationen, in denen der Nachbarkanal ein digitaler Kanal ist, welcher auf der kontinuierlichen Einführung neuer digitaler Multiplextechniken beruht, ist es zukünftig immer wahrscheinlicher, dass die Störung eher die Natur einer Gauss'schen Störung annimmt, d. h. einer Störung, welche durch die vorstehend genannten Kanalschätzertechniken nicht mehr reduziert werden kann.
Fig. 3 stellt eine typische Implementierung eines Empfängers für Rundfunksignale dar. In einer Schnittstelle 0 wird ein hochfrequentes (HF) Signal s eingegeben. Dieses analoge Signal s wird einem geräuscharmen Verstärker 1, LNA (Low Noise Amplifier) zugeführt. Das verstärkte Signal wird einem Nachführungsfilter 2 (Tracking-Filter) zugeführt, dessen Ausgangssignal einem Mischer 3 zugeführt wird. Dem Nachführungsfilter 2 und dem Mischer 3 wird außerdem ein Signal eines Oszillators 4 angelegt. Das aus dem Mischer ausgegebene gemischte Signal wird einem Sägezahnfilter 5, SAW zugeführt, dessen Ausgangssignal einem Verstärker 6 zugeführt wird. Der Verstärker 6 gibt ein Zwischenfrequenz-Signal s* aus. Diese erste Baugruppe von der Schnittstelle 0 bis zum Verstärker 6 bildet einen für sich bekannten Tuner aus. Das Zwischenfrequenz-Signal s* wird zur weiteren Verarbeitung einer nachfolgenden Baugruppe zugeführt, welche üblicherweise einen Demodulator ausbildet. Das Zwischenfrequenz-Signal s* wird einem Analog-/Digital-Wandler ADC, 7 angelegt, welcher das analoge Zwischenfrequenz-Signal s* in ein digitales Signal bzw. eine Abfolge digitaler Daten d° umsetzt. Diese digitalen Daten d° werden einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung DSP, 8 zugeführt, welche üblicherweise insbesondere ein digitales Demodulationssystem umfasst.
Bekannte Lösungen zum Verbessern der Leistungsfähigkeit bezüglich benachbarter Kanäle, welche bei derartigen Anordnungen implementiert sind, können in drei Kategorien unterteilt werden.
Gemäß dem ersten Ansatz wird die Linearität der Eingangsstufe des Tuners verbessert. Beim Vorliegen starker Signale wird die gesamte Leistung aller dieser Kanäle der Verstärkerstufe, d. h. dem geräuscharmen Verstärker 1, des Tuners zugeführt. Zumeist wird dieser geräuscharme Verstärker 1 mit Blick auf eine hohe Linearität optimiert. Aus US 2002008788 ist ein Empfänger bekannt, bei dem ein Vorspannungsstrom des Hochfrequenz-Verstärkers beim Vorliegen von Signalen benachbarter Kanäle zum Erhöhen der Linearität eingestellt wird. Somit bestehen Möglichkeiten zum Reduzieren des Stroms, wenn keine benachbarten interferierenden Signale vorliegen. Eine hohe Linearität des geräuscharmen Verstärkers 1 verhindert eine Übersteuerung (saturation) dieser Stufe. Das interferierende Signal wird jedoch nicht entfernt und der verbleibende Teil des Systems muss nach wie vor mit den hohen interferierenden Signalen fertig werden.
Der zweite Ansatz besteht darin, dass in dem analogen Bereich eine zusätzliche Filterung vorgenommen wird, um die Signalanteile des ungewünschten Kanals vor dem Abtasten in dem digitalen Bereich weiter zu unterdrücken. Dieser Ansatz wird üblicherweise in Situationen verwendet, in denen ein Empfang mit hoher Leistungsfähigkeit gewünscht wird, wobei die weitere Filterung hinter der abwärts konvertierenden Stufe, d. h. hinter dem Mischer 3, durchgeführt wird. Das Hinzufügen eines entsprechenden Filters 5 im analogen Bereich ist jedoch sehr teuer. Wegen der erforderlichen steilen Dämpfungskurve werden Sägezahn-Filter (SAW) verwendet. Aufgrund der physikalischen Dimensionen kann nicht erwartet werden, dass der Preis dieser Filter mit der Zeit deutlich fällt. Außerdem führen diese Filter 5 eine starke Dämpfung des gewünschten Signals durch, welche eine Kompensierung durch eine zusätzliche Verstärkung durch den Verstärker 6 erforderlich macht.
Der dritte Ansatz besteht darin, die Tuner-Frequenz abzustimmen, um die unerwünschten interferierenden Signale soweit wie möglich außerhalb des sichtbaren Bereichs der Demodulatorschaltung 7, 8 zu schieben, welche das hereinkommende Signal weiter verarbeitet. Dadurch wird eine höhere Dämpfung des Signals des unerwünschten benachbarten Kanals durch die verfügbaren Filter in dem System erzielt, wie dies aus WO 0106768 bekannt ist. Jedoch hilft eine Verschiebung der Tuner-Frequenz nur in Situationen, in denen nur ein einziges benachbartes interferierendes Signal existiert. Der mögliche Verschiebungsbereich ist außerdem beschränkt, da ansonsten das Signal des gewünschten Kanals durch die Filter in dem System ebenfalls gedämpft werden würde.
Aus EP 1384314 ist eine Frequenzkonvertierung durch Unterabtastung bekannt, wobei es sich um ein zweiphasiges Abtastsystem für reduzierte Frequenz- und Leistungsanforderungen hinsichtlich des Verstärkers und des Analog-/Digital-Wandlers handelt. Aus TW 484315 ist ein Fernsehempfänger für digitale Signale mit Möglichkeiten einer Offset-Abstimmung bekannt, wobei die Tuner-Frequenz beim Vorliegen eines benachbarten Kanals verschoben wird, wobei eine entsprechende Information aus einer Kanalliste erhalten wird. Aus KR 2000045148 ist eine Vorrichtung zum Reduzieren einer Interferenz eines benachbarten Kanals in einem digitalen Fernsehempfänger bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein alternatives oder in Kombination mit bestehenden Verfahren verbessertes Verfahren sowie eine entsprechende Datenverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten von Daten eines Signals mit Blick auf die Reduzierung unerwünschter Daten eines benachbarten Kanals vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch die Datenverarbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
Bevorzugt wird demgemäß ein Verfahren zum Verarbeiten eines Signals, wobei über einen gewünschten Kanal einer Vielzahl von Frequenz-Kanälen gewünschte Daten empfangen werden und über einen dazu benachbarten Kanal unerwünschte Daten empfangbar sind und wobei das Signal mit einer Aliasing des gewünschten Kanals vermeidenden Abtastfrequenz zum Erzeugen digitaler Daten abgetastet wird, wobei die Abtastfrequenz hoch genug zum Aliasing vermeidenden Abtasten des gewünschten Kanals und zumindest eines der benachbarten Kanäle gesetzt wird.
Entsprechend wird bevorzugt eine Datenverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten eines insbesondere analogen Signals mit einer Schnittstelle zum Eingeben des Signals, wobei über einen gewünschten Kanal einer Vielzahl von Frequenz-Kanälen gewünschte Daten empfangen werden und über einen dazu benachbarten Kanal unerwünschte Daten empfangbar sind, und mit einer Abtasteinrichtung zum Abtasten des Signals zum Erzeugen digitaler Daten mit einer Aliasing des gewünschten Kanals vermeidenden Abtastfrequenz, wobei die Abtasteinrichtung mit einer Abtastfrequenz zum Aliasing des gewünschten Kanals und zumindest eines benachbarten Kanals vermeidenden Abtasten ausgelegt ist.
Eine solche Verfahrensweise bzw. Datenverarbeitungsvorrichtung ermöglicht das Aliasing vermeidende Abtasten auch interferierender Signalkomponenten eines benachbarten Kanals, so dass in einem nachfolgenden Verfahrensschritt diese unerwünschten Signalkomponenten bzw. Daten herausgefiltert werden können. Im Idealfall sind dadurch Maßnahmen zum Reduzieren unerwünschter Daten bzw. Signalkomponenten benachbarter Kanäle in der analogen Empfängerstufe entbehrlich oder deutlich reduzierbar. Unter benachbarten Kanälen bzw. unerwünschten Kanälen sind nicht nur Kanäle des eigenen Rundfunksystems zu verstehen, sondern auch Signalkomponenten eines ggf. fremden Kommunikationssystems, welches auf einer benachbarten Frequenz sendet. Der Begriff Kanal ist weit zu fassen und umfasst abhängig von dem Kommunikations- bzw. Rundfunksystem eine einzelne diskrete Frequenz oder in üblicherer Art und Weise ein Frequenzband mit einer systemabhängigen Kanalbandbreite des gewünschten Kanals und der dazu benachbarten Kanäle.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem das Signal über eine Funk-Schnittstelle eines Rundfunksystems empfangen wird.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem die digitalen Daten zum Reduzieren oder Herausfiltern der unerwünschten Daten zum Bereitstellen gefilterter digitaler Daten mit den gewünschten Daten gefiltert werden.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem die Abtastfrequenz hoch genug zum Aliasing vermeidenden Abtasten der Daten des gewünschten Kanals und der Daten des dazu höher frequent benachbarten Kanals gesetzt wird.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem die Abtastfrequenz hoch genug zum Aliasing vermeidenden Abtasten des gewünschten Kanals und mehrerer, insbesondere zumindest zweier dazu höher frequenter benachbarter Kanäle gesetzt wird.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem die Abtastfrequenz des Signals zum Aliasing vermeidenden Abtasten höher frequenter benachbarter Signalkomponenten auf mehr als das Zweifache der Kanalbandbreite des gewünschten Kanals gesetzt wird. Insbesondere wird bevorzugt bei einem solchen Verfahren, wenn die Abtastfrequenz abhängig von der Anzahl der beim Reduzieren zu berücksichtigenden benachbarten Kanäle gesetzt wird. Insbesondere wird bevorzugt bei einem solchen Verfahren, wenn die Abtastfrequenz pro zu berücksichtigendem benachbarten Kanal um das Zweifache erhöht gesetzt wird.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem ein direkt abtastendes Szenario für die Verarbeitung des Signals bzw. der Daten verwendet wird.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem ein unterabgetastetes Szenario für die Verarbeitung des Signals bzw. der Daten verwendet wird.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenverarbeitungsvorrichtung, bei der die Abtasteinrichtung mit einer Abtastfrequenz zum Aliasing vermeidenden Abtasten des gewünschten Kanals und zumindest eines höher frequenten benachbarten Kanals betrieben wird.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die ausgestattet und angesteuert ist zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
Bevorzugt wird insbesondere eine Datenverarbeitungsvorrichtung als Bestandteil eines Rundfunkempfängers mit einer Filtereinrichtung zum Reduzieren der unerwünschten Daten, wobei die Filtereinrichtung zum Filtern der digitalen Daten zum Reduzieren der unerwünschten Daten ausgelegt ist.
Vorteilhaft ist somit ein einfacher Tuner mit einem begrenzt wirkenden Filter gegen Aliaseffekte im analogen Bereich oder ein Tuner ohne ein solches analoges Filter.
Insbesondere mit Blick auf die Verfügbarkeit von Analog-/Digital-Wandlern mit einer genauen Abtastung bei hohen Frequenzen wird es möglich, die Abtastgeschwindigkeit zu erhöhen. Anstelle des Abtastens des Signals mit einer Geschwindigkeit des 2-fachen der Kanalbandbreite wird eine Abtastung mit mehr als dem 2-fachen der Kanalbandbreite vorgeschlagen. Bei beispielsweise dem 4-fachen der Kanalbandbreite eines digitalen Fernsehsystems wird sichergestellt, dass Aliasing-Effekte der direkten Nachbarkanäle den gewünschten Kanal nicht nachteilhaft durch Hereinspiegelung von Daten beeinträchtigen. Verbessert werden kann das Ergebnis durch eine nachfolgende Filterung, bei der die Datenanteile der benachbarten Kanäle herausgefiltert werden. Sollen nicht nur die direkt benachbarten Kanäle sondern auch die diesen benachbarten Kanäle gefiltert werden, kann die Abtastrate auf z. B. das 6-fache der Kanalbandbreite erhöht werden, um die Aliasing-Wirkung zu reduzieren. Eine nachfolgende Unterdrückung bzw. Filterung der ungewünschten Signalkomponenten vor der Demodulierung des empfangenen Signals kann im digitalen Bereich mit stark dämpfenden digitalen Filtern mit deutlich geringeren Kosten und deutlich höherer Effizienz als in dem analogen Bereich durchgeführt werden. Mit der beschriebenen Technik besteht die Möglichkeit, ein direkt abtastendes Szenario oder ein unterabtastendes Szenario zum Abtasten der Signale mit höheren Zwischenfrequenzen auszuwählen. Wenn beispielsweise eine Abtastrate mit der 6-fachen Kanalbandbreite verwendet wird, sind die Vorgaben für das Filter des Tuners deutlich geringer ansetzbar. Dies ermöglicht die Entwicklung von Tunern mit geringen Kosten und bietet große Vorteile für Tuner-Hersteller, welche die gesamte Tuner-Funktionalität in einem Silizium-Element implementieren möchten.
Eine Anwendung ist bei allen Empfängern und Empfängerfunktionen möglich, wenn der Empfang und die Verarbeitung von Daten durch starke Signale in Nachbarkanälen beeinträchtigt wird. Dies betrifft insbesondere Empfänger für digitale terrestrische TV-Standards, beispielsweise DVB-T, ISDB-T und 8VSB, aber auch andere Arten von Empfängern. Auch bei solchen ist ein breitbandiges Abtasten zum Verhindern von Aliasing auf das gewünschte Signal vorteilhaft einsetzbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine Anordnung von Komponenten einer Datenverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten eines analogen Signals mit einer Reduzierung unerwünschter Daten eines zu einem gewünschten Kanal benachbarten Kanals;
Fig. 2
Frequenzdiagramme zum Veranschaulichen eines Verfahrensablaufs zum Herausfiltern unerwünschter Daten von zu einem gewünschten Kanal benachbarten Kanälen; und
Fig. 3
eine Anordnung einer Datenverarbeitungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Anordnung von Komponenten einer Datenverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten eines Signals s. Das Signal s wird beispielsweise über eine Antenne A empfangen. Das Signal s ist ein Signal, welches zur Übertragung von Daten d dient. Zu übertragende Daten werden dabei jeweils einem Frequenz-Kanal N einer Vielzahl von verfügbaren Frequenz-Kanälen ... , N-2, N-1, N, N+1, N+2, ... zugeordnet. Jedem dieser Kanäle ist eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmtes Frequenzband ..., f(N-2), f(N-1), f(N), f(N+1), f(N+2), ... zugeordnet.
Das empfangene analoge Signal s wird einer ersten Datenverarbeitungseinrichtung 1 - 6 zur analogen Vorverarbeitung über eine Schnittstelle 0 zugeführt. Die analoge Vorverarbeitung umfasst beispielsweise eine Datenverarbeitung in für sich bekannter Art und Weise, wie dies anhand Fig. 3 beschrieben ist. Vorteilhafterweise können jedoch einzelne der Schritte zur analogen Vorverarbeitung entfallen, welche zur Reduzierung von Signalkomponenten bzw. Daten dienen, welche als Bestandteil eines unerwünschten Frequenzbandes f(N-2), f(N-1), f(N+1), f(N+2) bzw. eines unerwünschten Kanals empfangen werden. Insbesondere kann die analoge Vorverarbeitung somit einen geräuscharmen Verstärker 1, einen Nachführungsfilter 2, einen Mischer 3, einen Oszillator 4, ggf. einen SAW-Filter 5 und einen Verstärker 6 umfassen, welche ein Zwischenfrequenz-Signal s* ausgeben.
Dieses Zwischenfrequenz-Signal s* wird einem Analog-/Digital-Wandler ADC, 7 zugeführt, welcher das Signal s* mit einer Abtastfrequenz fa abtastet und digitale Daten d° an seinem Ausgang bereitstellt. Das Abtasten erfolgt dabei mit einer Abtastfrequenz fa größer als einer Abtastfrequenz, welche zum Digitalisieren des gewünschten Kanals N der Vielzahl von Frequenz-Kanälen N-2, N-1, N, N+1, N+2 erforderlich ist. Die Abtastfrequenz fa wird dabei so hoch gewählt, dass auch ein Abtasten von benachbarten Kanälen, insbesondere des höher frequent benachbarten Kanals N+1 unter Vermeidung von Aliasing ermöglicht wird. Die Abtastfrequenz fa entspricht somit fa = 2f(N, N±1) bzw. dem Maximalwert der 2-fachen Frequenz dieses Frequenzbereichs. Diese digitalen Daten d° bieten den Vorteil, dass insbesondere die Datenanteile d(f(N)) des gewünschten Kanals N frei sind von durch Aliasing-Effekte hereingespiegelten Datenanteilen benachbarter Kanäle.
Diese digitalen Daten d° werden vorteilhafterweise zusätzlich einem Filter 9 zugeführt, welches als Bandpassfilter BPF(f(N)) zum Hindurchlassen von Komponenten der Frequenz bzw. des Frequenzbandes f(N) des gewünschten Kanals N ausgestaltet ist. Bei diesem Filter 9 handelt es sich um einen einfach realisierbaren digitalen Filter, das gefilterte digitale Daten d zur weiteren Datenverarbeitung an beispielsweise eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung DSP, 8 ausgibt. Diese digitale Signalverarbeitungseinrichtung 8 umfasst beispielsweise die Funktionen eines für sich bekannten Demodulators. Möglich ist auch die Integrierung des Filters 9 zusammen mit dessen und weiteren Verarbeitungsschritten in einer solchen digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 8.
Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf zum Verarbeiten eines empfangenen analogen Signals s. Dargestellt ist über der Frequenz f die Intensität der Signalkomponenten von beispielhaft fünf zueinander benachbarten Kanälen N-2, N-1, N, N+1, N+2. Eine Dämpfung durch Filter ist beispielhaft in einzelnen der Diagramme in Dezibel dB angegeben. Die einzelnen Diagramme zeigen von oben nach unten zeitlich aufeinanderfolgende Signalzustände verschiedener Verarbeitungsschritte. Insbesondere die drei ersten dargestellten Verarbeitungsschritte können jedoch optional entfallen, wenn das eingegebene Signal s direkt dem Analog-/Digital-Wandler 7 zugeführt wird.
Im ersten Diagramm ist ein zentraler gewünschter Kanal N dargestellt, dem als Kanalbandbreite ein Frequenzbereich um eine zentrale Frequenz f(N) zugeordnet ist. Über diesen Kanal N als einem gewünschten Kanal N werden gewünschte Daten d(f(N)) empfangen. Diesem gewünschten Kanal N sind weitere Kanäle N-2, N-1, N+1, N+2 benachbart, wobei es sich um unerwünschte Kanäle mit unerwünschten Daten d(f(N-2)), d(f(N-1)), d(f(N+1)) bzw. d(f(N+2)) handelt. Diese unerwünschten Daten haben nachteilhafterweise zusätzlich eine deutlich höhere Intensität als die gewünschten Daten d(f(N)), so dass sie den Empfang der gewünschten Daten stark beeinträchtigen. Vorzugsweise wird in für sich bekannter Art und Weise ein Hochfrequenz-Nachführungsfilter bzw. Hochfrequenz-Tracking-Filter auf das empfangene Signal mit diesen Kanälen N-2, ..., N+2 angewendet. Verwendet wird dabei eine Tuner-Oszillator-Frequenz deutlich höher als der Frequenz der unerwünschten Kanäle N-2, N-1, N+1, N+2 und des gewünschten Kanals N. In einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt wird ein sogenanntes SAW-Filter angewendet, welches eine weitere Reduzierung der Intensität der unerwünschten Daten auf den unerwünschten Kanälen N-2, N-1, N+1, N+2 bewirkt. Das dritte Diagramm zeigt das dadurch erhaltene Zwischenfrequenzspektrum.
Nachfolgend wird eine Digitalisierung des analogen Signals s* nach dieser Vorverarbeitung durchgeführt. Die Digitalisierung erfolgt mit einer Abtastfrequenz fa.
Wie dies im nachfolgenden Diagramm veranschaulicht ist, wird die Abtastfrequenz fa so groß gewählt, dass der gewünschte Kanal N ohne negative Beeinflussung durch Aliasing-Effekte digitalisiert wird. Außerdem wird die Abtastfrequenz fa so groß angesetzt, dass auch die benachbarten unerwünschten Kanäle N-1, N+1 Aliasing vermeidend abgetastet werden. Die Abtastfrequenz fa wird entsprechend dem 2-fachen der Frequenz des höher frequenten unerwünschten Kanals N+1 gewählt. Vorzugsweise wird die Abtastfrequenz dabei etwas höher als die obere Frequenz der Kanalbandbreite des höher frequenten benachbarten Kanals N+1 gesetzt, so dass fa > 4N bzw. fa > 2f(N+1) gilt. Eine solche Digitalisierung bewirkt, dass Aliasing-Effekte durch die jeweils nächst folgenden benachbarten Kanäle N-2, N+2 sich allenfalls auf die benachbarten Kanäle N-1 bzw. N+1 auswirken. Soll auch dies ausgeschlossen werden, kann die Abtastfrequenz fa größer dem 6-fachen der Kanalbandbreite N bzw. größer dem 6-fachen der höchsten Frequenz f(N+2) der Kanalbandbreite des übernächsten höher frequent benachbarten Kanals N+2 des gewünschten Kanals N gesetzt werden.
Für die weitere digitale Signalverarbeitung steht somit eine Folge von digitalen Daten d° bereit, bei denen die Daten bzw. Datenkomponenten d(f(N)) des gewünschten Kanals N keine oder reduzierte nachteilhafte Aliasing-Effekte aufweisen. Zur weiteren Verbesserung der nachfolgenden digitalen Signalverarbeitung oder ggf. einer Rückumwandlung zu einem analogen Signal werden diese digitalen Daten d° vorteilhafterweise gefiltert. Als Filter wird bevorzugt ein Bandpassfilter BPF(f(N)) mit einem Durchlassbereich entsprechend der Kanalbandbreite f(N) des gewünschten Kanals N verwendet. Dadurch werden Datenkomponenten oder im Fall einer analogen Signalvorverarbeitung verbliebene Datenkomponenten d(f(N-2)), d(f(N-1)), d(f(N+1)) und d(f(N+2)) der unerwünschten Kanäle N-2, N-1, N+1, N+2 aus den digitalen Daten d° herausgefiltert. Die derart gefilterten digitalen Daten d* mit den im Idealfall einzig verbliebenen Daten d(f(N)) des gewünschten Kanals N werden dann zur weiteren Verarbeitung ausgegeben, insbesondere einer digitalen Signalverarbeitung DSP zugeführt.
Prinzipiell ist der Ansatz auch auf eine größere Anzahl von benachbarten Kanälen N+1, N+2, ..., N+k erweiterbar, wobei die bei der Digitalisierung verwendete Abtastfrequenz entsprechend dem 2-fachen oder mehr der entsprechenden höchsten Frequenz f(N+k) des höchst frequenten zu berücksichtigenden Kanals N+k gesetzt wird. Eine Berücksichtigung nieder frequenterer benachbarter Kanäle N-1, N-2, ..., N-k erfolgt bei dieser Verfahrensweise vorzugsweise automatisch.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Verarbeiten eines Signals (s), wobei
    über einen gewünschten Kanal (N) einer Vielzahl von Frequenz-Kanälen (N-2, N-1, N, N+1, N+2) gewünschte Daten (d (f(N))) empfangen werden und über einen dazu benachbarten Kanal (N-2, N-1, N+1, N+2) unerwünschte Daten (d(f(N-2)), d(f(N-1)), d(f(N+1)), d(f(N+2))) empfangbar sind und
    das Signal (f) mit einer Aliasing des gewünschten Kanals (N) vermeidenden Abtastfrequenz (fa) zum Erzeugen digitaler Daten (d°) abgetastet wird,
    dadurch gekennzeichnet , dass
    die Abtastfrequenz (fa = 2f(N-1, N, N+1)) hoch genug zum Aliasing vermeidenden Abtasten des gewünschten Kanals (N) und zumindest eines der benachbarten Kanäle (N-1, N+1) gesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Signal (s) über eine Funk-Schnittstelle (0) eines Rundfunksystems empfangen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die digitalen Daten (d°) zum Reduzieren oder Herausfiltern der unerwünschten Daten (d(f(N-2)), d(f(N-1)), d(f(N+1)), d(f(N+2))) zum Bereitstellen gefilterter digitaler Daten (d*) mit den gewünschten Daten (d(f(N))) gefiltert werden.
  4. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Abtastfrequenz (fa = 2f(N, N+1)) hoch genug zum Aliasing vermeidenden Abtasten der Daten (d(f(N))) des gewünschten Kanals (N) und der Daten (d(f(N+1))) des dazu höherfrequent benachbarten Kanals (N+1) gesetzt wird.
  5. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Abtastfrequenz (fa = 2f(N, N+1, N+2)) hoch genug zum Aliasing vermeidenden Abtasten des gewünschten Kanals (N) und mehrerer, insbesondere zumindest zweier dazu höher frequenter benachbarter Kanäle (N+1, N+2) gesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Abtastfrequenz (fa) des Signals (s) zum Aliasing vermeidenden Abtasten höher frequenter benachbarter Signalkomponenten auf mehr als das Zweifache der Kanalbandbreite (> 2f(N)) des gewünschten Kanals (N) gesetzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Abtastfrequenz (fa = 2f(N+k)) abhängig von der Anzahl (k) der beim Reduzieren zu berücksichtigenden benachbarten Kanäle (N+1, N+2, ... N+k) gesetzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Abtastfrequenz (fa) pro zu berücksichtigendem benachbarten Kanal (N+1, N+2) um das Zweifache erhöht gesetzt wird.
  9. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem ein direkt abtastendes Szenario für die Verarbeitung des Signals (s) bzw. der Daten verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, bei dem ein unterabgetastetes Szenario für die Verarbeitung des Signals (s) bzw. der Daten verwendet wird.
  11. Datenverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten eines insbesondere analogen Signals (s) mit
    einer Schnittstelle (0) zum Eingeben des Signals (s),
    wobei über einen gewünschten Kanal (N) einer Vielzahl von Frequenz-Kanälen (N-2, N-1, N, N+1, N+2) gewünschte Daten (d(f(N))) empfangen werden und über einen dazu benachbarten Kanal (N-2, N-1, N+1, N+2) unerwünschte Daten (d(f(N-2)), d(f(N-1)), d(f(N+1)), d(f(N+2))) empfangbar sind, und
    einer Abtasteinrichtung (7, ADC) zum Abtasten des Signals (s, s*) zum Erzeugen digitaler Daten (d°) mit einer Aliasing des gewünschten Kanals (N) vermeidenden Abtastfrequenz (fa),
    dadurch gekennzeichnet , dass
    die Abtasteinrichtung (7) mit einer Abtastfrequenz (fa = 2f(N, N±1)) zum Aliasing des gewünschten Kanals (N) und zumindest eines dazu benachbarten Kanals (N-1, N+1) vermeidenden Abtasten betrieben wird.
  12. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Abtasteinrichtung (7) mit einer Abtastfrequenz (fa) zum Aliasing vermeidenden Abtasten des gewünschten Kanals (N) und zumindest eines höher frequenten benachbarten Kanals betrieben wird.
  13. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, die ausgestattet und angesteuert ist zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 10.
  14. Datenverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11
    13 als Bestandteil eines Rundfunkempfängers mit einer Filtereinrichtung zum Reduzieren der unerwünschten Daten (d(f(N-2)), d(f(N-1)), d(f(N+1)), d(f(N+2))), wobei die Filtereinrichtung (9, BPF(f(N))) zum Filtern der digitalen Daten (d°) zum Reduzieren der unerwünschten Daten (d(f(N±1))) ausgelegt ist.
  15. Tuner für eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 - 14 mit einer begrenzt wirkenden Filtereinrichtung oder ohne Filtereinrichtung zum Herausfiltern oder Reduzieren unerwünschter Daten benachbarter Kanäle eines gewünschten Kanals.
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